סטרלינג נולדה בניו יורק סיטי בשם ג'יין סטרלינג אדריאנס. אמה הייתה אלינור וורד דינס, ואביה היה ויליאם אלן אדריאנס ג'וניור, ארכיטקט ופרסומאי. היא התחנכה בארצות הברית ובאירופה, ולמדה משחק בבית ספרה של השחקנית האנגלייה פיי קומפטון.
סטרלינג נישאה ב-1941 לשחקן ג'ון מרייבל, והתגרשה ממנו בשנת 1947. בשנת 1950 נישאה לשחקן פול דאגלס, ונשארה נשואה לו עד מותו בשנת 1959. מנישואיה לדאגלס נולד בנה היחיד, אדמס, שנפטר ממחלת לב בדצמבר 2003. כשלושה חודשים לאחר מות בנה נפטרה סטרלינג ממחלת הסוכרת, בלוס אנג'לס, כשהיא בת 82.